JP2015080520A - 覚醒装置、シート及び覚醒度判定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】覚醒装置は、人の心電位信号を取得する心拍センサと、心拍センサから得られた心電位信号を演算する演算部と、心電位信号に係る心電波形についてのRRI波形を生成する波形生成部と、心電位信号に基づいて人の覚醒状態を判定する判定部と、を備える。演算部は、RRI波形のうち、直前のRRIの値よりもRRIの値が低くなる時点をアンカーとして、アンカーの数だけRRI波形を複製し、RRI波形のアンカー時点が同位相となるように複製したRRI波形の時間軸を移動して、各時間軸におけるRRIの平均値として定義されるPRSA信号を算出する。判定部は、RRIの値とPRSA信号の値とに応じて、人の覚醒状態を判定する。
【選択図】図2
Description
また、データの連続性が損なわれると、正しい結果が出ず、欠損値やノイズ混入に伴い検出が不可能になったり、精度が急激に低下するといったロバスト性が低いことが問題だった。
そのため、覚醒判定のための処理の負荷が低く、覚醒度の判定の正確性が高い覚醒装置、当該覚醒装置を備えるシート、及び覚醒度判定方法が望まれていた。
更に、正確な覚醒度の判定に基づいて、人の覚醒状態を好適に維持することを他の目的とする。
このように、αを1.0〜2.0にすることで、人の覚醒状態の判定をより正確に行うことができる。
このように、演算部が、20〜300秒ごとに、RRIの平均値とACnの平均値とを算出し、判定部は、RRIの平均値とACnの平均値とに基づいて覚醒状態を判定するようにすることで、人の覚醒状態の判定をより正確にすることができる。
このように、前記αが1.4であると、人の覚醒状態の判定をより正確にすることができる。
このように、演算部は、60秒ごとに、RRIの平均値とACnの平均値とを算出することで、人の覚醒状態の判定をより正確にすることができる。
このように人が低覚醒状態にあると判定部が判定した場合に、駆動部が、人又は周囲の者に報知するように報知装置を駆動するようにすることで、人の覚醒を促したり、人又は周囲の者は、人の覚醒維持のための対策をとることができる。
このように、シートが上記覚醒装置を備えることで、着座者の覚醒状態を、RRIの値のみによって判定する場合よりも正確に判定することが可能となる。
請求項7の発明によれば、人の覚醒状態を好適に維持することができる。
本実施形態に係る覚醒装置10は、着座者の覚醒度の判定を心拍に係る電位差信号に基づいて行うものであり、図1に示すように、2枚のシート状の心拍センサ20及び振動モータMをシートバック2の内部に備える車両用シートSと、心拍センサ20に信号処理回路30を介して接続されて振動モータMを制御する制御装置70と、から主に構成される。
波形生成部73aは、心拍センサ20から得られた電位差信号から電圧波形データを生成するものである。
演算部73bは、波形生成部73aによって生成された電圧波形データに基づいて後述する演算を行うものである。
判定部73cは、演算部73bによって演算されたデータを指標として覚醒度の判定を行うものである。
駆動部73dは、着座者の覚醒度の低下の判定に応じて振動モータMを駆動して着座者に振動刺激を付与するものである。
次に、上記のように構成された覚醒装置10の覚醒度判定処理について、図2〜図7を参照して、演算方法を具体的に述べながら説明する。なお、覚醒装置10による覚醒維持処理については後述する。
ここで、図2は、覚醒度判定処理の一例を示すフローチャート、図3は、心電波形を示す模式図である。
更に、図4は、RRIの経時的変化を示す図であり、時間の前後におけるRRIの対比において、後のRRIが低くなる点をアンカーとした状態を示す図、図5は、図4に示す波形をアンカーの数だけ複製し、複製した波形についてアンカーとした点の時間軸を合わせた状態を示す図、図6は、図5の複数の波形をインデックスで平均化して得られるPRSA信号を示す図である。
更に、図7(a)は、RRIと、RRIの60秒ごとの平均値であるRRImとを示す図、図7(b)は、ACと、ACの60秒ごとの平均値であるACmと、60秒間のACの平均値であるACm(t)をα倍したものとを示す図である。
PRSA信号の算出方法について、図4〜図6を参照して具体的に説明する。図4〜6は、RRIを縦軸とし、経時的順序を示すインデックスを横軸とする図である。
図4に示すように、RRIを10点計測したグラフ(つまり、心拍の11拍のデータに基づくRRIのグラフ)から、そのそれぞれのRRIの値のうち、その値が得られる直前のRRIの値よりも低くなっている点をアンカーγ1,γ2,γ3とする。
なお、データ誤検出による影響を軽減するため、直前のRRIから5%を超える減少があるものについては、アンカーの設定対象から除外する。
ここで、ACとは、PRSA信号によって平均化されたRRIの減少部分を解析することによって、交感神経の活動を定量化するためのものである。ACは、アンカーγ時点のPRSA信号をX(0)、アンカーγ直後のPRSA信号をX(1)、アンカーγ直前のPRSA信号をX(−1)、X(−1)が得られる時点の直前のPRSA信号をX(−2)と定義した場合に、下記式1によって定義される値である。
なお、ステップS13においてRRIの平均値であるRRImを算出する区間、及びステップS16においてACの平均値であるACmを算出する区間に関して、60秒を1区間としたが、これに限らず、20〜300秒を1区間としてもよい。この区間を長く設定するほど、覚醒判定が遅くなるが、各パラメータを平均化するための抽出データ数が多くなるため覚醒判定の信頼性は高くなる。
次に、覚醒装置10を搭載した車両を運転した場合に、上記の覚醒度判定処理がどのようになされるかを、図8、図9に示す実測データを参照して、具体的に説明する。
ここで、図8は、カーブ連続走行時における被験者のRRImとACmの変化を示す図、図9は、高速道路走行時における被験者のRRImとACmの変化を示す図である。
まず、カーブ連続走行時のRRImについて着目する。図8において、2,7分時点のRRImを示すポイントに破線の円を囲んで示す。ここで示すように、1分時点のグラフに示されたRRImに比較して、その直後の区間について示す2分時点のグラフに示されたRRImの値は低下しており、また、6分時点のグラフに示されたRRImに比較して、その直後である7分時点のグラフに示されたRRImの値は低下している。つまり、これらの破線の円で囲んだ時点においては、低覚醒状態であると判定されるRRImの条件は満たすこととなる。
次に、高速道路走行時のRRImについて着目する。図9に、測定開始後の2,3,6,8分時点のRRImを示すポイントに破線の円で囲んで示す。ここで示すように、それぞれの直前のRRImに比較して、その直後の区間について示す2,3,6,8分時点のRRImの値は低下しており、これらの破線の円で囲んだ時点においては、低覚醒状態であると判定されるRRImの条件は満たすこととなる。
次に、上記の覚醒度判定処理によって低覚醒状態であるという判定結果に応じて振動モータMを駆動する覚醒維持処理について説明する。
まず、心拍センサ20は、車両のエンジンを始動又は不図示のスタートスイッチの押下に応じて、着座者から生体電位に応じた電位信号を検出する。
ただし、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
1 シートクッション
2 シートバック
10 覚醒装置
20 心拍センサ
30 信号処理回路
70 制御装置
72 格納部
73a 波形生成部
73b 演算部
73c 判定部
73d 駆動部
M 振動モータ
Claims (10)
- 人の心電位信号を取得する心拍センサと、
該心拍センサから得られた前記心電位信号を演算する演算部と、
前記心電位信号に係る心電波形について、R波の間隔であるRRI(R-R Interval)の所定時間における推移であるRRI波形を生成する波形生成部と、
前記心電位信号に基づいて前記人の覚醒状態を判定する判定部と、を備え、
前記演算部は、前記波形生成部によって生成された前記RRI波形のうち、直前のRRIの値よりも前記RRIの値が低くなる時点をアンカーとして、前記アンカーの数だけ前記RRI波形を複製し、前記RRI波形の前記アンカー時点が同位相となるように複製した前記RRI波形の時間軸を移動して、各時間軸における前記RRIの平均値として定義されるPRSA(Phase-Rectified Signal Averaging)信号を算出し、
前記判定部は、前記RRIの値と前記PRSA信号の値とに応じて、前記人の覚醒状態と低覚醒状態とを判定することを特徴とする覚醒装置。 - 前記波形生成部は、前記PRSA信号に基づきPRSA信号波形を生成し、
生成された前記PRSA信号波形のうち、前記アンカー時点の前記PRSA信号をX(0)、前記アンカー直後の心拍の前記PRSA信号をX(1)、前記アンカー直前の心拍の前記PRSA信号をX(−1)、前記X(−1)が得られる時点の直前の心拍の前記PRSA信号をX(−2)と定義して、下記数式1によってACnを定義した場合に、
前記演算部は、所定時間における前記RRIの平均値と前記ACnの平均値とを算出し、
前記判定部は、前記演算部によって算出された値を基に、前記RRIの平均値に対して直後の前記RRIの平均値が低くなった場合で、且つ、前記ACnの平均値の定数α倍に対して、直後の前記ACnの平均値が低くなった場合に、前記人が低覚醒状態にあると判定することを特徴とする請求項1に記載の覚醒装置。
- 前記αは、1.0〜2.0であることを特徴とする請求項2に記載の覚醒装置。
- 前記演算部は、20〜300秒ごとに、前記RRIの平均値と前記ACnの平均値とを算出し、
前記判定部は、前記演算部によって算出された前記RRIの平均値と前記ACnの平均値とに基づいて前記人の覚醒状態を判定することを特徴とする請求項2又は3に記載の覚醒装置。 - 前記αは、1.4であることを特徴とする請求項2に記載の覚醒装置。
- 前記演算部は、60秒ごとに、前記RRIの平均値と前記ACnの平均値とを算出することを特徴とする請求項4に記載の覚醒装置。
- 前記人又は周囲の者に報知する報知装置と、前記人が低覚醒状態にあると前記判定部が判定した場合に、前記人又は前記周囲の者に報知するように前記報知装置を駆動する駆動部と、を備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の覚醒装置。
- 着座者が着座するシートクッションと、前記着座者の背もたれとなるシートバックと、請求項1に記載の覚醒装置と、を備え、
前記心拍センサは前記シートバックに配設されていることを特徴とするシート。 - 心電位信号を取得し、
前記心電位信号に係る心電波形について、R波の間隔であるRRIの所定時間における推移であるRRI波形を生成し、
生成された前記RRI波形のうち、直前のRRIの値よりも前記RRIの値が低くなる時点をアンカーとして、前記アンカーの数だけ前記RRI波形を複製し、前記RRI波形の前記アンカー時点が同位相となるように複製した前記RRI波形の時間軸を移動して、各時間軸における前記RRIの平均値として定義されるPRSA信号を算出し、
前記RRIの値と前記PRSA信号の値とに応じて、覚醒状態と低覚醒状態とを判定することを特徴とする覚醒度判定方法。 - 前記PRSA信号に基づきPRSA信号波形を生成し、
生成された前記PRSA信号波形のうち、前記アンカー時点の前記PRSA信号をX(0)、前記アンカー直後の心拍の前記PRSA信号をX(1)、前記アンカー直前の心拍の前記PRSA信号をX(−1)、前記X(−1)が得られる時点の直前の心拍の前記PRSA信号をX(−2)と定義して、下記数式1によってACnを定義した場合に、
所定時間における前記RRIの平均値と前記ACnの平均値とを算出し、
算出された値を基に、前記RRIの平均値に対して直後の前記RRIの平均値が低くなった場合で、且つ、前記ACnの平均値の定数α倍に対して、直後の前記ACnの平均値が低くなった場合に、低覚醒状態にあると判定することを特徴とする請求項9に記載の覚醒度判定方法。
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